陳光/ 文

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前后，德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、和前蘇聯(lián)都先后開(kāi)始研制渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖4-48、英國(guó)第1種可連續(xù)運(yùn)行的WⅠ型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

1939年8月27日由德國(guó)著名試飛員瓦西茨（E. Warsitz）駕駛著裝有由歐海因研制的HeS3渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的亨克爾He-178（圖4-47）進(jìn)行了首次飛行，從而成為世界上第一架成功的渦輪噴氣式飛機(jī)。

英國(guó)惠特爾經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期努力，于1939年研制出英國(guó)的第一臺(tái)可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的WⅠ型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（圖4-48），隨后改型成為WⅡ型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。英國(guó)第一架噴氣式飛機(jī)由格羅斯特公司的卡特（J. Carter）設(shè)計(jì)，被命名為E.28/39（圖4-49）。

圖4-49、格洛斯特 E.28/39飛機(jī)－同盟國(guó)的第一種裝渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)(1941年5月上天)

1941年5月15日，格羅斯特公司首席試飛員薩伊爾（G. Sayer）駕駛著裝有惠特爾研制的WⅡ型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的、英國(guó)第一架噴氣式飛機(jī)E.28／39騰空而起。雖然它的首飛日期比德國(guó)的He-178晚一年多，但它卻同盟國(guó)中首架上天的噴氣式飛機(jī)。

圖4-50 梅塞施米特Me.262—-世界上第一種投入實(shí)戰(zhàn)的噴氣戰(zhàn)斗機(jī)

第二次世界大戰(zhàn)中，德國(guó)于1942年首次試飛并應(yīng)用了裝有二臺(tái)“尤莫”渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的梅塞施米特Me.262噴氣戰(zhàn)斗機(jī)(圖4-50)，用它對(duì)付同盟國(guó)的轟炸機(jī)機(jī)群。由于這種飛機(jī)速度大(最大速度達(dá)960公里/小時(shí))，火力猛(裝有4門機(jī)炮)，曾使盟軍轟炸機(jī)遭受很大的損失。

惠特爾經(jīng)過(guò)十幾年百折不撓的努力，終于取得了成功。從這以后，美、英、蘇均先后研制出各自的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，如英國(guó)于1945年11月使渦輪噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)“流星IV”（圖4-51）的速度超過(guò)了當(dāng)時(shí)飛得最快的裝活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)P-51“野馬”的速度（野馬是二戰(zhàn)中美國(guó)使用的最好的戰(zhàn)斗機(jī)），“流星Ⅳ”于1946年創(chuàng)造了時(shí)速975公里/小時(shí)的世界紀(jì)錄；

美國(guó)的P-80裝一臺(tái)J33渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，此即后來(lái)的F-80，是美國(guó)第一種服役的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。

圖4-51 英國(guó)最早的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)“流星Ⅳ” 曾于1946年創(chuàng)造了時(shí)速975公里/小時(shí)的世界紀(jì)錄

二次世界大戰(zhàn)后，英、美、蘇三國(guó)紛紛研制出以渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的戰(zhàn)斗機(jī)，一般稱之為噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，其飛行速度大大超過(guò)了以活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的戰(zhàn)斗機(jī)的速度，但其最大飛行速度仍低于聲速，屬亞聲速戰(zhàn)斗機(jī)，典型的飛機(jī)有美國(guó)的F-80、F-86，英國(guó)的“流星Ⅳ”、霍克“海鷹”，前蘇聯(lián)的米格-15等，現(xiàn)在人們常將這個(gè)時(shí)期的戰(zhàn)斗機(jī)稱為以噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的第一代戰(zhàn)斗機(jī)，或簡(jiǎn)稱第一代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)。

真正用渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的超聲速戰(zhàn)斗機(jī)是在20世紀(jì)50年代中期出現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了一批以帶加力燃燒室的渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的超聲速戰(zhàn)斗機(jī)，例如英國(guó)的費(fèi)爾雷F.D.2（圖4-52）高速三角機(jī)翼研究機(jī)，它是第一種裝用帶加力燃燒室的渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（“埃汶”渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)）為動(dòng)力的、飛行速度超過(guò)2100公里/小時(shí)的噴氣式飛機(jī)；

圖4-52 、英國(guó)費(fèi)爾雷F.D.2高速三角機(jī)翼研究機(jī)是最早采用帶加力燃燒室的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)

又如英國(guó)的霍克“獵人”超聲速噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)在1953年曾兩次打破世界飛行速度的紀(jì)錄；1953年首飛的美國(guó)洛克希德F104戰(zhàn)斗機(jī)的最大M數(shù)為2.2；1955年首飛的前蘇聯(lián)的米格-21最大M數(shù)為2.05；

1956年首飛的法國(guó)“幻影”Ⅲ最大M數(shù)為2.2；1955年10月首飛的瑞典SAAB-35“龍”最大M數(shù)為2.0，1958年首飛的F-4“鬼怪”式最大M數(shù)為2.27等。這些在20世紀(jì)50、60年代發(fā)展的戰(zhàn)斗機(jī)稱為第二代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)，飛機(jī)起飛重量與發(fā)動(dòng)機(jī)推力之比(稱為飛機(jī)推重比)小于1.0，約為0.7～0.9，即發(fā)動(dòng)機(jī)的推力小于飛機(jī)的起飛重量，所用發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比約為4.0～5.5。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)克服了帶螺旋槳的航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)，使戰(zhàn)斗機(jī)順利地突破了“聲障”，而且為飛機(jī)高空飛行提供了條件，使飛機(jī)從亞聲速進(jìn)入了超聲速飛行的新時(shí)代。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為飛機(jī)的快速發(fā)展立下了不可磨滅的功勛。

但是，由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在獲得推力的同時(shí)，卻有大量仍具有一定熱能、動(dòng)能的高溫燃?xì)飧咚倥懦霭l(fā)動(dòng)機(jī)，大量的能量白白損失掉了，未能最大限度的將燃油燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成有效功。

因此，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的使用經(jīng)濟(jì)性差，這是制約它繼續(xù)發(fā)展的致命弱點(diǎn)。特別是當(dāng)使用加力燃燒室時(shí)，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)推力可大幅度增加，但由尾噴管排出的燃?xì)鉁囟?、速度均較不使用加力燃燒室時(shí)大很多，使能量損失大增，其經(jīng)濟(jì)性更差。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率在0.9-1.0公斤/拾?！ばr(shí)之間，在使用加力燃燒室時(shí)的耗油率則幾乎增大一倍，約為2.0公斤/拾?！ばr(shí)左右。所以，裝渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)航程短、作戰(zhàn)半徑小，也就是人們常說(shuō)的“腿短”。

那么，能不能發(fā)展一種既能產(chǎn)生大的推力、又具有低耗油率的發(fā)動(dòng)機(jī)呢？答案是肯定的。

從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究的前輩們，充分發(fā)揮了他們的聰明才智，引入了創(chuàng)新思維，發(fā)展了既保持渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)根本無(wú)法比擬的特點(diǎn)，又明顯地提高了其經(jīng)濟(jì)性的發(fā)動(dòng)機(jī)——即渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)便逐步被性能更好的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代。